DE102018105900A1

DE102018105900A1 - Wave soldering machine and method for determining the height of the solder wave

Info

Publication number: DE102018105900A1
Application number: DE102018105900.0A
Authority: DE
Inventors: Simon Hame
Original assignee: Ersa GmbH
Current assignee: Ersa GmbH
Priority date: 2018-03-14
Filing date: 2018-03-14
Publication date: 2019-09-19
Anticipated expiration: 2038-03-15
Also published as: WO2019174929A1; DE102018105900B4

Abstract

Wellenlötmaschine (10) mit einer Pumpe (12) zum Fördern von flüssigem Lot in einem Lotfördersystem, mit wenigstens einer Lötdüse (14), in die das flüssige Lot zur Erzeugung einer Lötwelle (18) gefördert wird, und mit einer Referenzdüse (16), in die das flüssige Lot zur Bestimmung des Wellenhöhe (h₁, h₂) in der Lötdüse (14) und/oder in der Referenzdüse (20) gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, dass in der Referenzdüse (16) ein Verdrängungskörper (22) vorgesehen ist, der wenigstens abschnittsweise in das flüssige Lot eintaucht, dass eine Messeinrichtung (26) vorgesehen ist, die die auf den in das flüssige Lot eintauchenden Verdrängungskörper (22) wirkende Auftriebskraft misst, und dass eine Auswerteeinheit (28) vorgesehen ist, mit der im Betrieb die Wellenhöhe (h₁, h₂) in Abhängigkeit von der Auftriebskraft bestimmt wird. Die Erfindung betrifft auch ein zugehöriges Verfahren.

Wave soldering machine (10) having a pump (12) for conveying liquid solder in a soldering system, with at least one soldering nozzle (14) into which the liquid solder is conveyed to produce a soldering wave (18), and with a reference nozzle (16), in which the liquid solder for determining the wave height (h ₁ , h ₂ ) in the soldering nozzle (14) and / or in the reference nozzle (20) is conveyed, characterized in that in the reference nozzle (16) a displacement body (22) is provided is at least partially immersed in the liquid solder, that a measuring device (26) is provided which measures the force acting on the liquid solder immersed in the displacement body (22) buoyancy, and that an evaluation unit (28) is provided with the Operation, the wave height (h ₁ , h ₂ ) is determined depending on the buoyancy force. The invention also relates to an associated method.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wellenlötmaschine mit einer Pumpe zum Fördern von flüssigem Lot, mit wenigstens einer Lötdüse, in die das flüssige Lot zur Erzeugung einer Lötwelle gefördert wird, und mit einer Referenzdüse, in die das flüssige Lot zur Bestimmung der Wellenhöhe gefördert wird.The invention relates to a wave soldering machine with a pump for conveying liquid solder, with at least one soldering nozzle, in which the liquid solder is conveyed to produce a solder wave, and with a reference nozzle, in which the liquid solder is conveyed to determine the wave height.

Bei der Herstellung bestückter Leiterplatten werden die auf der Leiterplatte angeordneten Bauteile durch Wellenlöten mit der Leiterplatte verbunden. Bei Anlagen zum selektiven Wellenlöten werden häufig mehrere Lötdüsen beispielsweise auf einer Düsenplatte so angeordnet, dass die Austrittsöffnungen der Lötdüsen in der Lötposition im Wesentlichen vertikal nach oben weisen. Dabei ist der Querschnitt jeder Lötdüse lötbereichsspezifisch geformt, und jede Lötdüse ist einem bestimmten zu lötenden Bereich der Platine zugeordnet. Zum Löten wird die Lötdüse bzw. die Düsenplatte mit den darauf angeordneten Lötdüsen von unten an die zu lötende Platine herangefahren. Dabei wird gleichzeitig der Innenraum der Lötdüse von unten mit flüssigem Lot durchströmt, welches an der in Lötposition obenliegenden Düsenöffnung wellenartig austritt und die dort positionierten Lötstellen der Platine so benetzt, dass die gewünschte Lötverbindung zwischen dem zu verlötenden Bauteil - bzw. zwischen dem Drahtüberstand des Bauteils - und dem zugehörigen Bereich der Platinen-Leiterbahn hergestellt wird.In the production of populated printed circuit boards arranged on the circuit board components are connected by wave soldering to the circuit board. In systems for selective wave soldering, a plurality of solder nozzles are often arranged, for example, on a nozzle plate such that the outlet openings of the solder nozzles point substantially vertically upwards in the soldering position. In this case, the cross section of each solder nozzle is formed soldering area specific, and each solder nozzle is assigned to a specific area of the board to be soldered. For soldering, the soldering nozzle or the nozzle plate with the soldering nozzles arranged thereon is moved from below onto the board to be soldered. In this case, at the same time the interior of the soldering nozzle flows through from below with liquid solder, which emerges wave-like at the top in the soldering nozzle opening and the positioned there solder joints of the board so wetted that the desired solder joint between the component to be soldered - or between the wire projection of the component - And the associated area of the printed circuit board conductor is produced.

Einer exakten Kontrolle aller Prozessparameter, wie beispielsweise Temperaturen, Lotdurchflussmengen, Abständen, Vorschubgeschwindigkeiten usw. kommt beim Wellenlöten sowie beim Multi-Wellenlöten mit mehreren Lötdüsen, eine hohe Bedeutung zu, um mit hoher Reproduzierbarkeit qualitativ hochwertige Lötstellen zu erhalten. Eine zentrale Anforderung beim Wellenlöten liegt darin, dass die Höhe der Welle aus flüssigem Lot exakt bestimmt und nachjustiert werden kann. Precise control of all process parameters, such as temperatures, solder flow rates, distances, feed rates, etc., is of great importance for wave soldering and multi-wave soldering with multiple soldering nozzles in order to obtain high-quality solder joints with high reproducibility. A central requirement in wave soldering is that the height of the wave of liquid solder can be exactly determined and readjusted.

Eine Wellenlötmaschine mit einem Wellenhöhentestsystem ist beispielsweise aus der DE 10 2015 212 960 A1 bekannt. Dort findet in einer Referenzdüse eine Nadel Verwendung, deren freies Ende einen Testpunkt einer Testhöhe definiert. Bei Inkontaktkommen des freien Endes der Nadel mit dem flüssigen Lot wird ein elektrisches Signal erzeugt. Mit dieser Vorrichtung kann lediglich bestimmt werden, ob die Testhöhe erreicht ist. Es kann nicht bestimmt werden, um welchen Grad die Testhöhe unterschritten oder überschritten ist. Ein Nachregeln des Pumpenantriebs um eine konstante Testhöhe zu erreichen ist deshalb nicht oder nur bedingt möglich.A Wellenlötmaschine with a wave height test system is for example from the DE 10 2015 212 960 A1 known. There, a needle is used in a reference nozzle whose free end defines a test point of a test height. Upon contact of the free end of the needle with the liquid solder, an electrical signal is generated. With this device can only be determined whether the test height is reached. It can not be determined by what degree the test height has fallen below or exceeded. A readjustment of the pump drive to achieve a constant test height is therefore not or only partially possible.

Aus der DE 10 2013 225 887 A1 ist eine andere Wellenlötmaschine bekannt, bei der ein Messelement in Form eines Messstreifens vorgesehen ist, an dem die Höhe der Lötwelle letztlich abgelesen wird.From the DE 10 2013 225 887 A1 another wave soldering machine is known, in which a measuring element is provided in the form of a measuring strip on which the height of the soldering wave is ultimately read.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wellenlötmaschine bereitzustellen, mit der auf einfache und schnelle Art und Weise die Wellenhöhe bestimmt und nachgeregelt werden kann.The present invention has for its object to provide a wave soldering machine, with the wave height can be determined and readjusted in a simple and fast way.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Wellenlötmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Dabei ist vorgesehen, dass in der Referenzdüse ein Verdrängungskörper vorgesehen ist, wobei der Verdrängungskörper zur Messung der Wellenhöhe wenigstens abschnittsweise in das flüssige Lot eintaucht. Ferner ist eine Messeinrichtung vorgesehen, die die auf den in das flüssige Lot eintauchenden Verdrängungskörper wirkende Auftriebskraft misst. Zudem ist eine Auswerteeinheit vorgesehen, mit der in Abhängigkeit von der Auftriebskraft die Wellenhöhe in der Referenzdüse, und damit auch die Wellenhöhe in der Lötdüse, bestimmt werden kann. Je nach Eintauchtiefe des Verdrängungskörpers in die Referenzwelle bzw. das flüssige Lot ändert sich die auf den Verdrängungskörper, der Schwerkraft entgegen wirkende Auftriebskraft. Bei einer hohen Referenzwelle der Referenzdüse ist der Verdrängungskörper tiefer in das flüssige Lot eingetaucht; die Verdrängungskraft ist vergleichsweise hoch. Bei niederer Referenzwelle in der Referenzdüse ist der Verdrängungskörper nur geringfügig in die Lötwelle eingetaucht, wodurch die Auftriebskraft, die der Schwerkraft entgegenwirkt, vergleichsweise gering ist. Aus der von der Auswerteeinheit gemessenen Auftriebskraft kann letztlich auf die Wellenhöhe in der Referenzdüse und damit auch auf die Wellenhöhe in der Lötdüse rückgeschlossen werden.This object is achieved by a wave soldering machine with the features of claim 1. It is provided that in the reference nozzle, a displacement body is provided, wherein the displacement body for measuring the wave height at least partially immersed in the liquid solder. Furthermore, a measuring device is provided which measures the buoyancy force acting on the displacer immersed in the liquid solder. In addition, an evaluation unit is provided with which, depending on the buoyancy force, the wave height in the reference nozzle, and thus also the wave height in the soldering nozzle, can be determined. Depending on the depth of immersion of the displacement body into the reference shaft or the liquid solder, the buoyancy force acting on the displacement body, counteracting the force of gravity, changes. At a high reference wave of the reference nozzle of the displacement body is immersed deeper into the liquid solder; the displacement force is comparatively high. With a lower reference wave in the reference nozzle of the displacement body is only slightly immersed in the solder wave, whereby the buoyancy force, which counteracts the force of gravity, is relatively low. From the buoyancy force measured by the evaluation unit can ultimately be deduced the wave height in the reference nozzle and thus also on the wave height in the soldering nozzle.

Dabei ist zu berücksichtigen, dass im Idealfall die Höhe der sich in der Referenzdüse ausbildende Referenzwelle der Höhe der sich in der Lötdüse ausbildenden Lötwelle entspricht. Unter Berücksichtigung der tatsächlichen Umstände sind die Höhen der beiden Wellen geringfügig unterschiedlich, insbesondere aufgrund von unterschiedlichen Abständen zur Pumpe, von Strömungsunterschieden, von Verschmutzungen und/oder unterschiedlichen Düsenanzahlen. In der Regel besteht allerdings eine eindeutige Abhängigkeit zwischen der Wellenhöhe in der Referenzdüse zu der Wellenhöhe in der Lötdüse.It should be noted that ideally the height of the reference wave forming in the reference nozzle corresponds to the height of the solder wave forming in the soldering nozzle. Taking into account the actual circumstances, the heights of the two shafts are slightly different, in particular due to different distances to the pump, flow differences, soiling and / or different nozzle numbers. In general, however, there is a clear relationship between the wave height in the reference nozzle to the wave height in the soldering nozzle.

Der Verdrängungskörper ist dabei vorzugsweise ortsfest, also nicht verschieblich innerhalb der Referenzdüse angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass keine zueinander bewegten Teile vorgesehen sind, welche einem Verschleiß oder einer Verschmutzung unterliegen können. Die Messeinrichtung misst dabei keinen vom Verdrängungskörper zurückgelegten Weg, sondern lediglich die auf den Verdrängungskörper wirkende Kraft.The displacement body is preferably stationary, so not arranged displaceable within the reference nozzle. This has the advantage that no mutually moving parts are provided, which may be subject to wear or contamination. The measuring device does not measure a path traveled by the displacement body, but only the force acting on the displacement body.

Dazu kann in einem Einlernprozess die Wellenhöhe in der Referenzdüse und in der jeweiligen Lötdüse beispielsweise gezielt variiert werden und zugehörige Auftriebskräfte für unterschiedliche Wellenhöhen hinterlegt werden. Im späteren Betrieb der Wellenlötmaschine kann dann aus den hinterlegten Werten der Auftriebskraft auf die jeweilige Wellenhöhe in der Referenzdüse und in der jeweiligen Lötdüse rückgeschlossen werden. For this purpose, in a learning process, the wave height in the reference nozzle and in the respective solder nozzle, for example, can be selectively varied and associated buoyancy forces for different wave heights can be stored. In the later operation of the wave soldering machine can then be deduced from the deposited values of the buoyancy force on the respective wave height in the reference nozzle and in the respective solder nozzle.

Vorteilhafterweise ist die Auswerteeinheit so ausgebildet, dass sie in Abhängigkeit der gemessenen Auftriebskraft die Pumpe regelt. Hierdurch kann ein geschlossener Regelkreislauf bereitgestellt werden, wobei als Regelgröße die Wellenhöhe, bzw. die aus der Wellenhöhe resultierte Auftriebskraft Verwendung findet. Selbstverständlich ist denkbar, dass auch weitere Eingangs- bzw. Regelgrößen berücksichtigt werden können, wie beispielsweise die Geometire der zu verwendenden Lötdüse oder des zu lötendenden Bauteils, von denen insbesondere der Durchflusswiderstand des Lots durch die Wellenlötmaschine abhängen kann. Aber auch die Zusammensetzung des flüssigen Lots, die Lottemperatur, die Viskosität des Lots oder dergleichen können als Eingangsgrößen Verwendung finden.Advantageously, the evaluation unit is designed such that it regulates the pump as a function of the measured buoyancy force. In this way, a closed control loop can be provided, wherein the wave height, or the buoyancy force resulting from the wave height, is used as the controlled variable. Of course, it is conceivable that other input or control variables can be taken into account, such as the geometry of the solder nozzle to be used or the component to be soldered, of which in particular the flow resistance of the solder can depend on the wave soldering machine. But also the composition of the liquid solder, the soldering temperature, the viscosity of the solder or the like can be used as input variables.

Es hat sich auch gezeigt, dass die Auswerteeinheit so ausgebildet sein kann, dass sie in Abhängigkeit der gemessenen Auftriebskraft und/oder der Leistung der Pumpe einen Verschmutzungsgrad der wenigstens einen Lötdüse und/oder des Lotfördersystems bestimmen kann. Tritt eine Verschmutzung in einer Lötdüse oder innerhalb des Lotfördersystems auf, beispielsweise durch ungewünschte Lotablagerungen, Rückstände und/oder durch sich bildende Kristalle, so ändert sich der Strömungswiderstand des Lots. Insbesondere im Pumpenrohr, das beispielsweise unter dem Tiegel verlaufen kann, können sich solche Rückstände und/oder Kristalle ansammeln. Insgesamt kann über den Verlauf der Auftriebskraft und/oder über die damit einhergehende Pumpenleistung auf einen Verschmutzungsgrad rückgeschlossen werden. Dabei können verschiedene Schwellwerte festgelegt werden. Bei Überschreiten eines jeweiligen Schwellwertes kann ein zugehöriger Verschmutzungsgrad erkannt werden.It has also been shown that the evaluation unit can be designed such that it can determine a degree of contamination of the at least one soldering nozzle and / or the soldering conveyor system as a function of the measured buoyancy force and / or the power of the pump. If contamination occurs in a soldering nozzle or within the Lotfördersystems, for example by unwanted Lotablagerungen, residues and / or by forming crystals, so the flow resistance of the solder changes. In particular, in the pump tube, which may for example run under the crucible, such residues and / or crystals may accumulate. Overall, it can be deduced on the course of the buoyancy force and / or on the associated pump performance on a degree of contamination. Different threshold values can be defined. When a respective threshold value is exceeded, an associated degree of contamination can be detected.

Eine vorteilhafte Wellenlötmaschine sieht eine Anzeigeeinrichtung vor, mit der die von der Auswerteeinheit bestimmte Wellenhöhe und/oder ein Verschmutzungsgrad einem Benutzer angezeigt werden. Die Anzeige kann dabei beispielsweise kontinuierlich sein. Dadurch erhält der Benutzer Informationen, ob die Wellenhöhen einen optimalen Wert aufweist und/oder ob eine Verschmutzung vorliegt.An advantageous wave soldering machine provides a display device with which the wave height determined by the evaluation unit and / or a degree of contamination are displayed to a user. The display can be continuous, for example. This gives the user information as to whether the wave heights have an optimum value and / or whether they are contaminated.

Der Verdrängungskörper als solcher kann vorzugsweise eine Spitze und einen sich daran anschließenden Körperabschnitt aufweisen, wobei im Betrieb der Maschine zumindest die Spitze in die Lötwelle an der Referenzdüse eintaucht. Dabei ist vorteilhaft, wenn die Spitze konisch ausgebildet ist und wenn der Körperabschnitt zylindrisch ausgebildet ist. Der Körperabschnitt kann insbesondere kreiszylindrisch sein. Ein solcher Verdrängungskörper, der eine symmetrische Ausbildung aufweist, kann vergleichsweise kleine Abmessungen aufweisen und dennoch gezielt in die Lötwelle an der Referenzdüse eintauchen.As such, the displacement body may preferably have a tip and an adjoining body portion, wherein at least the tip is immersed in the solder wave at the reference nozzle during operation of the machine. It is advantageous if the tip is conical and when the body portion is cylindrical. The body portion may in particular be circular cylindrical. Such a displacement body, which has a symmetrical design, may have comparatively small dimensions and nevertheless immerse selectively in the solder wave at the reference nozzle.

Der Verdrängungskörper weist vorzugsweise auf der der Lötwelle abgewandten Seite einen sich vorzugsweise in vertikaler Richtung erstreckenden Verbindungsstab auf, über den der Verdrängungskörper mit der Messeinrichtung gekoppelt ist. Dadurch kann die Messeinrichtung örtlich entfernt von der Welle aus flüssigem Lot angeordnet werden und entsprechend geschützt untergebracht werden.The displacement body preferably has on the side facing away from the solder wave on a preferably extending in the vertical direction of the connecting rod, via which the displacement body is coupled to the measuring device. As a result, the measuring device can be arranged locally away from the wave of liquid solder and be housed protected accordingly.

Ferner ist vorteilhaft, wenn die Referenzdüse von einem Schutzgehäuse umgeben ist, so dass aus der Referenzdüse ausströmendes flüssiges Lot zwischen der Außenwand der Referenzdüse und der Innenseite des Schutzgehäuses abfließen kann. Dies hat den Vorteil, dass keine Verunreinigungen oder eine unerwünschte Reaktion des Lots aufgrund des Vorsehens der Referenzdüse erfolgen können. Zudem wird eine unerwünschte Abkühlung des flüssigen Lots beim Ausströmen aus der Referenzdüse unterbunden.Furthermore, it is advantageous if the reference nozzle is surrounded by a protective housing so that liquid solder flowing out of the reference nozzle can flow away between the outer wall of the reference nozzle and the inner side of the protective housing. This has the advantage that no impurities or undesired reaction of the solder can occur due to the provision of the reference nozzle. In addition, unwanted cooling of the liquid solder when flowing out of the reference nozzle is prevented.

Vorteilhafterweise ist nicht nur die Referenzdüse vom Schutzgehäuse umgeben, sondern auch der Verdrängungskörper. Das Schutzgehäuse ist dabei vorzugsweise wenigstens weitgehend luftdicht und mit einem Schutzgas, insbesondere Stickstoff befüllbar, um eine Oxidation des flüssigen Lots zu vermeiden. Zur optischen Kontrolle des Verdrängungskörpers ist vorteilhaft, wenn das Schutzgehäuse ein Sichtfenster aufweist.Advantageously, not only the reference nozzle is surrounded by the protective housing, but also the displacement body. The protective housing is preferably at least substantially airtight and filled with a protective gas, in particular nitrogen, to avoid oxidation of the liquid solder. For optical control of the displacement body is advantageous if the protective housing has a viewing window.

Die eingangs genannte Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zur Bestimmung der Wellenhöhe einer aus flüssigem Lot bestehenden Lötwelle, wobei das Verfahren insbesondere zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Wellenlötmaschine vorgesehen ist. Gemäß dem Verfahren wird das flüssige Lot in wenigstens eine Lotdüse und in eine Referenzdüse gefördert, wobei in der Referenzdüse ein Verdrängungskörper platziert wird, so dass die auf den Verdrängungskörper wirkende Auftriebskraft gemessen wird, und wobei die Wellenhöhe der Lötwelle in der Lötdüse in Abhängigkeit der gemessenen Auftriebskraft bestimmt wird. Über ein solches Verfahren kann auf einfache und dennoch sehr genaue Art und Weise die Wellenhöhe bestimmt werden.The object mentioned at the outset is also achieved by a method for determining the wave height of a solder wave consisting of liquid solder, the method being provided in particular for operating a wave soldering machine according to the invention. According to the method, the liquid solder is conveyed into at least one solder nozzle and into a reference nozzle, wherein a displacement body is placed in the reference nozzle, so that the buoyancy force acting on the displacer is measured, and wherein the wave height of the solder wave in the solder nozzle depending on the measured Buoyancy force is determined. About such a method, the wave height can be determined in a simple yet very accurate manner.

Ferner ist vorteilhaft, wenn eine das flüssige Lot fördernde Pumpe in Abhängigkeit von der Auftriebskraft geregelt wird. Es wird folglich ein Soll-Ist-Vergleich durchgeführt und bei Abweichung vom Sollwert die Pumpe entsprechend eingestellt.Furthermore, it is advantageous if a pump which delivers the liquid solder as a function of the Buoyancy is regulated. Consequently, a setpoint-actual comparison is carried out and the pump is adjusted accordingly if it deviates from the setpoint value.

Ein weiteres Verfahren sieht vor, dass ein Verschmutzungsgrad der wenigstens einen Lotdüse bzw. des Lotfördersystems in Abhängigkeit von der Auftriebskraft bestimmt wird.Another method provides that a degree of contamination of the at least one solder nozzle or the Lotfördersystems is determined in dependence on the buoyancy force.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben und erläutert wird.Further details and advantageous embodiments of the invention will become apparent from the following description, on the basis of which an embodiment of the invention will be described and explained in more detail.

Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung Wellenlötmaschine mit einem Wellenhöhenmesssytem;
2 das Wellenhöhenmesssytem der erfindungsgemäßen Wellenlötmaschine in perspektivischer Ansicht;
3 eine Vorderansicht des Wellenhöhenmesssytems Referenzdüse gemäß 2; und
4 einen Schnitt durch das Wellenhöhenmesssytem gemäß 3 entlang der Linie IV.

Show it:

1 a schematic representation Wellenlötmaschine with a Wellenhöhenmesssytem;
2 the Wellenhöhenmesssytem the wave soldering machine according to the invention in a perspective view;
3 a front view of the Wellenhöhenmesssytems reference nozzle according to 2 ; and
4 a section through the Wellenhöhenmesssytem according to 3 along the line IV ,

In der 1 ist eine erfindungsgemäße Wellenlötmaschine 10 systematisch gezeigt, mit einer Pumpe 12, mit der im Betrieb flüssiges Lot zum einen in eine Lötdüse 14 und zum anderen in eine Referenzdüse 16 gepumpt wird. Die Referenzdüse 16 ist dabei Teil eines Wellenhöhenmesssytems 17. Die Wellenlötmaschine 10 kann mehrere, nicht dargestellte Lötdüsen 14 aufweisen. In den Lötdüsen 14 bilden sich jeweils Lötwellen 18 aus zum Löten von Leiterplatten. Die Lötwelle 18 in der Lötdüse 14 weist dabei eine Wellenhöhe h₁ auf. In der Referenzdüse 16 bildet sich aufgrund des von der Pumpe 12 erzeugten Drucks eine Referenzwelle 20 aus, deren Höhe h₂ im Idealfall der Höhe h₁ der Lötwelle 18 entspricht. In der Realität ist die Höhe h₁ von der Höhe h₂ etwas verschieden, beispielsweise aufgrund von Strömungsunterschieden, Verschmutzungen und/oder unterschiedlichen Düsenanzahlen. Jedenfalls kann aus der Höhe h₂ der Referenzwelle 20 auf die Höhe h₁ der Lötwelle 18 rückgeschlossen werden.In the 1 is a wave soldering machine according to the invention 10 shown systematically with a pump 12 , with the liquid solder in operation on the one hand in a soldering nozzle 14 and on the other hand in a reference nozzle 16 is pumped. The reference nozzle 16 is part of a Wellenhöhenmesssytems 17 , The wave soldering machine 10 can several, not shown soldering nozzles 14 exhibit. In the soldering nozzles 14 In each case, solder waves form 18 for soldering printed circuit boards. The solder wave 18 in the soldering nozzle 14 has a wave height h ₁ on. In the reference nozzle 16 forms due to the pump 12 generated pressure a reference wave 20 from whose height h ₂ ideally the height h ₁ the solder wave 18 equivalent. In reality, the height is h ₁ from the height h ₂ slightly different, for example due to flow differences, soiling and / or different nozzle numbers. Anyway, from the height h ₂ the reference wave 20 to the heights h ₁ the solder wave 18 be inferred.

Zur Bestimmung der Wellenhöhe h₂ - und damit auch zur Bestimmung der Wellenhöhe h₁ - ist in der Referenzdüse 16 ein Verdrängungskörper 22 vorgesehen, der im Betrieb in das flüssige Lot der Referenzwelle 20 eintaucht. Der Verdrängungskörper 22 ist über einen Verbindungsstab 24 mit einer Messeinrichtung 26 gekoppelt. Mit der Messeinrichtung 26 wird die auf den Verdrängungskörper 22 wirkende Auftriebskraft, die aus dem Eintauchen des Verdrängungskörpers 22 in die Referenzwelle 20 resultiert, gemessen. Die Messeinrichtung 26 ist mit einer Auswerteeinheit 28 verbunden, die in Abhängigkeit des Messergebnisses der Messeinrichtung 26 die Wellenhöhe der Referenzwelle 20, und damit auch der Lötwelle 18 bestimmt. Je höher die Referenzwelle 20 ist, desto größer ist die auf den Verdrängungskörper 22 wirkende Auftriebskraft. Je geringer die Auftriebskraft ist, desto geringer ist die Wellenhöhe h₂ und damit auch die Wellenhöhe h₁ . Der Verdrängungskörper 22 ist dabei ortsfest in der Referenzdüse 16 angeordnet.To determine the wave height h ₂ - and thus also to determine the wave height h ₁ - is in the reference nozzle 16 a displacement body 22 provided in operation in the liquid solder of the reference wave 20 dips. The displacement body 22 is via a connection bar 24 with a measuring device 26 coupled. With the measuring device 26 becomes the on the displacement body 22 acting buoyant force resulting from the immersion of the displacement body 22 into the reference wave 20 results, measured. The measuring device 26 is with an evaluation unit 28 connected, depending on the measurement result of the measuring device 26 the wave height of the reference wave 20 , and thus the solder wave 18 certainly. The higher the reference wave 20 is, the greater is the displacement body 22 acting buoyancy. The lower the buoyancy, the lower the wave height h ₂ and thus the wave height h ₁ , The displacement body 22 is stationary in the reference nozzle 16 arranged.

Wie ebenfalls aus 1 deutlich wird, wird die Pumpe 26 vorzugsweise von der Auswerteeinheit 28 angesteuert. Die Ansteuerung der Pumpe 12 erfolgt dabei in Abhängigkeit der gemessenen Höhe h₂ der Referenzwelle 20. Ferner ist denkbar, dass die Ansteuerung der Pumpe 12 in Abhängigkeit von weiteren Eingangsgrößen 30, 32 erfolgt, die beispielsweise die Geometrie der Lötdüse 14, die Art und Geometrie der zu lötenden Bauteile, die Lottemperatur und/oder die Lotzusammensetzung beinhalten können.Like also out 1 becomes clear, the pump is 26 preferably from the evaluation unit 28 driven. The control of the pump 12 takes place depending on the measured height h ₂ the reference wave 20 , Furthermore, it is conceivable that the control of the pump 12 depending on further input variables 30 . 32 takes place, for example, the geometry of the soldering nozzle 14 which may include the type and geometry of the components to be soldered, the soldering temperature and / or the solder composition.

Da sich in Abhängigkeit der Verschmutzung der Lötdüse 14 und/oder des Lotfördersystems die Höhe h₂ der Referenzwelle 20 (und damit auch die Höhe h₁ der Lötwelle 18) bei einer vorgegebenen Pumpenleistung - bzw. sich die Pumpleistung der Pumpe 12 bei konstanter Höhe der Referenzwelle 20 oder der Lötwelle 18 - ändert, kann mit dem Wellenhöhenmesssytem 17 auch ein Verschmutzungsgrad bestimmt werden. Wie aus 1 deutlich wird, kann eine Anzeigeeinrichtung 29 vorgesehen sein, mit der die von der Auswerteeinheit 28 ausgewerteten Daten einem Benutzer angezeigt werden.As a function of the contamination of the soldering nozzle 14 and / or the Lotfördersystems the height h ₂ the reference wave 20 (and thus the height h ₁ the solder wave 18 ) at a given pump power - or the pump power of the pump 12 at constant height of the reference wave 20 or the solder wave 18 - Can change with the wave height measuring system 17 also a degree of contamination can be determined. How out 1 becomes clear, a display device 29 be provided with the of the evaluation unit 28 evaluated data is displayed to a user.

In den 2, 3 und 4 ist eine mögliche Ausbildung eines Wellenhöhenmesssytems 17 gezeigt. Das Wellenhöhenmesssytem 17 umfasst einen Querkanal 30, der im Betrieb mit dem druckbaufschlagten Bereich des Lotfördersystems verbunden ist und der beispielsweise auf einer Düsenplatte einer Lötwellenmaschine 10 angeordnet werden kann. Durch den Querkanal 30 kann von der Pumpe 12 gefördertes, flüssiges Lot in das Wellenhöhenmesssytem 17 einströmen. Das flüssige Lot, das in 4 mit dem Bezugszeichen 32 gekennzeichnet ist, strömt zunächst durch ein Steigrohr 34 in die eine Düsenoberkante 36 aufweisende Referenzdüse 16. In Betrieb strömt das flüssige Lot 32 zumindest zeitweise und vorzugsweise zyklisch über die Oberkante 36 der Referenzdüse 16 in einen Ringspalt 40, der von der Mantelfläche des Steigrohrs 34 und einem das Steigrohr 34 umgebenden Schutzgehäuse 42 gebildet wird. Im Ringspalt 40 fließt das Lot 32 der Schwerkraft folgend nach unten und verlässt im Fußbereich 44 das Wellenhöhenmesssytem 17.In the 2 . 3 and 4 is a possible formation of a Wellenhöhenmesssytems 17 shown. The wave height measuring system 17 includes a transverse channel 30 which is connected in operation with the pressure beating area of the Lotfördersystems and the example on a nozzle plate of a Lötwellenmaschine 10 can be arranged. Through the cross channel 30 can from the pump 12 conveyed, liquid solder into the wave height measuring system 17 flow. The liquid solder that is in 4 with the reference number 32 is first flows through a riser 34 in the one nozzle top edge 36 having reference nozzle 16 , In operation, the liquid solder flows 32 at least temporarily and preferably cyclically over the top edge 36 the reference nozzle 16 in an annular gap 40 coming from the lateral surface of the riser 34 and one the riser 34 surrounding protective housing 42 is formed. In the annular gap 40 the lot flows 32 following gravity down and leaves in the foot area 44 the wave height measuring system 17 ,

Wie aus dem Schnitt gemäß 4 deutlich wird, befindet sich in der Referenzdüse 16 der Verdrängungskörper 22. Der Verdrängungskörper 22 ist hohl ausgebildet und weist eine konische Spitze 46 sowie einen kreiszylindrischen Körperabschnitt 48 auf. In Betrieb befindet sich zumindest die Spitze 46 sowie vorzugsweise ein Abschnitt des Körperabschnitts 48 im flüssigen Lot. As from the section according to 4 becomes clear, is located in the reference nozzle 16 the displacement body 22 , The displacement body 22 is hollow and has a conical tip 46 and a circular cylindrical body portion 48 on. In operation is at least the top 46 and preferably a portion of the body portion 48 in liquid solder.

Wie ebenfalls aus 4 deutlich wird, ist auf der dem Querkanal 30 abgewandten Seite des Verdrängungskörpers 22 der Verbindungsstab 24 angeordnet, der den Verdrängungskörper 22 mit der Messeinrichtung 26 verbindet. Die Messeinrichtung 26 misst die Schwerkraft des Verdrängungskörpers 22 samt Verbindungsstab 24 abzüglich der auf Verdrängungskörper 22 wirkenden Auftriebskraft oder misst - bei einer „Tara“ Nullstellung der Kraft ohne die auf den Verdrängungskörpers 22 wirkende Auftriebskraft - die auf den Verbindungsstab 24 wirkende, der Schwerkraft entgegen gerichtete Kraft. Aus der gemessenen Kraft kann letztlich die Wellenhöhe bestimmt werden.Like also out 4 becomes clear, is on the cross channel 30 opposite side of the displacement body 22 the connection rod 24 arranged, which is the displacement body 22 with the measuring device 26 combines. The measuring device 26 measures the gravity of the displacement body 22 including connecting rod 24 minus the on displacement body 22 acting buoyancy force or measures - at a "tare" zero position of the force without the force on the displacement body 22 acting buoyancy - the on the connecting rod 24 acting, gravity-directed force. From the measured force, the wave height can ultimately be determined.

Das Schutzgehäuse 42 erstreckt sich, wie aus 4 deutlich wird, nicht nur um das Steigrohr 34, sondern auch um den Verdrängungskörper 22 sowie um den Verbindungsstab 24. The protective housing 42 extends as if from 4 becomes clear, not just about the riser 34 but also around the repressive body 22 as well as the connection bar 24 ,

Vorzugsweise ist das Schutzgehäuse 42 luftdicht abgeschlossen und mit einem Schutzgas, wie insbesondere Stickstoff, gefüllt.Preferably, the protective housing 42 airtight and filled with a protective gas, in particular nitrogen, filled.

Zur Kühlung der Messeinrichtung 26 ist ein Ventilator 50 vorgesehen. Wie aus den 2 und 3 deutlich wird, ist ein Traggestell 52 vorgesehen, mit dem das Schutzgehäuse 42 sowie die Messeinrichtung 26 an am Querkanal 30 befestigt wird. Zur optischen Kontrolle der Referenzwelle weist das Schutzgehäuse 42 ein Fenster 54 auf.For cooling the measuring device 26 is a fan 50 intended. Like from the 2 and 3 becomes clear, is a support frame 52 provided with the protective housing 42 as well as the measuring device 26 on at the cross channel 30 is attached. For optical control of the reference shaft, the protective housing 42 a window 54 on.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102015212960 A1 [0004]
DE 102013225887 A1 [0005]

Claims

Wave soldering machine (10) having a pump (12) for conveying liquid solder in a soldering system, with at least one soldering nozzle (14) into which the liquid solder is conveyed to produce a soldering wave (18), and with a reference nozzle (16), in which the liquid solder for determining the wave height (h ₁ , h ₂ ) in the soldering nozzle (14) and / or in the reference nozzle (20) is conveyed, characterized in that in the reference nozzle (16) a displacement body (22) is provided is at least partially immersed in the liquid solder, that a measuring device (26) is provided which measures the force acting on the liquid solder immersed in the displacement body (22) buoyancy, and that an evaluation unit (28) is provided with the Operation, the wave height (h ₁ , h ₂ ) is determined depending on the buoyancy force.

Wave soldering machine (10) after Claim 1 , characterized in that the displacement body (21) is arranged stationary in the reference nozzle (16).

Wave soldering machine (10) after Claim 1 or 2 , characterized in that the evaluation unit (28) is designed so that it regulates the pump (12) in dependence on the measured buoyancy force.

Wave soldering machine (10) after Claim 1 . 2 or 3 , characterized in that the evaluation unit (28) is designed so that it determines a degree of contamination of the at least one solder nozzle (14) and / or the Lotfördersystems depending on the measured buoyancy force and / or in dependence of the pump power of the pump (12).

Wave soldering machine (10) according to any one of the preceding claims, that a display device (29) is provided which displays the wave height (h ₁ ) determined by the evaluation unit (28) and / or the degree of soiling to a user.

Wave soldering machine (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the displacement body (22) has a tip (46) and an adjoining body portion (48), wherein during operation of the machine (10) at least the tip (46) in the reference shaft (20) is immersed.

Wave soldering machine (10) after Claim 6 , characterized in that the tip (46) is conical and that the body portion (48) is cylindrical.

Wave soldering machine (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that on the displacement body (22) a connecting rod (24) is provided, via which the displacement body (22) is coupled to the measuring device (26).

Wave soldering machine (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the reference nozzle (16) by a protective housing (42) is surrounded, so that from the reference nozzle (16) effluent liquid solder between the outer wall of the reference nozzle (16) and the inside of the protective housing (42) can drain.

Wave soldering machine (10) after Claim 9 , characterized in that the reference nozzle (16) together with the displacement body (22) from the protective housing (42) is surrounded.

Method for determining the wave height (h ₁ ) of a solder wave consisting of liquid solder, in particular for operating a wave soldering machine (10) according to one of the preceding claims, wherein the liquid solder is conveyed into at least one soldering nozzle (14) and into a reference nozzle (16) characterized by the steps of: - placing a displacer (22) in the liquid solder of the reference nozzle (16), - measuring the buoyant force acting on the displacer (22), and - determining the wave height (h ₁ ) in dependence on the measured buoyancy force.

Method according to Claim 11 , characterized in that a pump (12) conveying the liquid solder is regulated as a function of the measured buoyancy force.

Method according to Claim 11 or 12 , characterized in that a degree of contamination in dependence of the buoyancy force and / or in dependence on the pump power of the pump (12) is determined.